(完整word版)基于STM32的红外测距系统设计

基于STM32的红外测距系统设计

摘要

随着现代科学技术的发展，出现了很多新的领域，为了实现对物体近距离、高精度的无线测量，本论文对红外测距领域进行了研究。本论文采用单片机作为处理器，编写A/D转换程序及LCD显示程序,红外传感器作为工作模块,完成一套高精度显示、实时测量的红外测距系统.本系统结构简单、体积小、测量精度高、成本低、方便使用。

本论文所介绍的是一种基于STM32单片机并运用日本夏普公司型号为GP2Y0A21的红外传感器所设计的红外测距系统。首先，介绍红外线及红外传感器的分类及应用、STM32单片机的简介与功能；其次,阐述红外测距系统工作原理及基本结构并对单片机、红外传感器、LCD 液晶显示屏的工作电路做了介绍；再次,对系统进行了整体设计构想，先后对系统硬件及软件进行设计，并对整个系统的功能进行了调试。最后对整个设计进行总结，说明红外测距系统实现的可行性。

关键词红外测距；单片机；A/D转换；LCD

STM32-based infrared ranging system design

Abstract

With the development of modern science and technology，there are many new areas, in order to achieve the object close range, high—precision wireless measurement,this topic of infrared ranging is studied。This topic using SCM as the processor, to write A/D converter and LCD display program，an infrared sensor as a working module，complete set of precision display，real-time measurement of infrared ranging system。This system has the advantages of simple structure，small size and high accuracy, low cost and convenient use.

This paper introduced is based STM32 microcontroller and use of Japan's Sharp Corporation model GP2Y0A21 infrared sensor designed infrared ranging system。Firstly, introduce the classification and application of infrared distance measurement,it also introduces the function of STM32 microcontroller。Then illustrate the work theory and basic structure of it and introduce the LCD screen and work circuit. Again, the system has carried on the overall design idea，successively on the system hardware and software design，and probes into the function of the whole system debugging。Finally，summarize the entire design to illustrate the feasibility of infrared distance measurement.

Keywords Infrared range，SCM, A/D converter，LCD

目录

摘要............................................................................................................. I Abstract ...................................................................................................... I I

第1章绪论 (3)

1.1 课题研究背景及意义 (3)

1.2 本论文主要研究内容 (3)

第2章红外测距系统硬件设计 (5)

2。1 红外测距系统的工作原理 (5)

2.1。1 时间差法测距原理 (5)

2.1.2 反射能量法测距原理 (5)

2。1.3 相位法测距原理 (5)

2。1。4三角法测距原理 (5)

2.2 红外测距系统的基本结构 (6)

2.2.1 红外传感器模块 (7)

2。2.2 单片机处理模块 (8)

2.2。3 LCD显示模块 (13)

2.3 本章小结 (14)

第3章红外测距系统的软件设计及功能调试 (15)

3.1 红外测距系统工作流程 (15)

3.2 软件程序设计 (15)

3.3 硬件功能调试 (16)

3。4 软件功能调试 (17)

3.5 测量数据绘图 (17)

3.6 本章小结 (20)

结论 (21)

致谢 (22)

参考文献 (23)

附录A (25)

附录B (31)

附录C (33)

第1章绪论

1.1课题研究背景及意义

随着科学技术的不断发展，在测距领域也先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距等方式。激光测距是以激光为传输信号对目标物体进行精确的测量。激光测距在工作开始瞬间向物体发射出一束很细的激光,并由接受端接收物体反射回来的激光束,同时计时器通过测定激光束从发射到接收的时间进而计算出从测量者到物体的距离。该方法对使用环境要求较高，应用范围较少。微波雷达测距是军事和工业上开发采用的技术,其技术要求严格和设备价格非常之高，在民用市场上几乎得不到应用。超声波测距原理与激光测距原理相似，只不过是以声音为传输介质，但是此方法灵活性差、组件造价相对昂贵，在市场开拓空间并不大.作为一种应用广泛、测量精度高的测量方式，红外测距利用红外线传播时不扩散、折射率小的特性，根据红外线从发射模块发出到被物体反射回来被接受模块接受所需要的时间，采用相应的测距公式来实现对物体距离的测量。

红外测距最早出现于上世纪60年代，是一种以红外线作为传输介质的测量方法.红外测距的研究有着非比寻常的意义，其本身具有其他测距方式没有的特点，技术难度相对不大,系统构成成本较低、性能良好、使用方便、简单，对各行各业均有着不可或缺的贡献，因而其市场需求量更大，发展空间更广。红外测距仪是指用调制的红外光进行精密的距离测量，测量范围一般为1-5公里,在100米以内的范围内则超声波测距更有优势，但是超声波测距无法检测到1米以内的区域距离，而红外测距可以精准的测出这一段距离，本论文研究的就是这一种情况的红外线测距。

1.2本论文主要研究内容

红外线别名红外光或者热辐射线，是一种波长比红色可见光(约-4

⨯㎜）较长、比微波

7.510

（约1㎜）较短的电磁波.以波长长度为基准,红外线可分为三部分,即近红外线是波长为-3-3

⨯⨯㎜之间；远红外线是波长为

3.010

4.010

0.7510 3.010

⨯⨯㎜之间；中红外线是波长为-3-2

-2

⨯㎜之间。物质本身温度在不低于绝对零度（-273.15℃)的情况下均可以产生红外4.010 1.0

线。它不能引起人的视觉反应，有显著的热效应（易被物体吸收而转化为内能)。能产生反射、折射、干涉、衍射等光学现象。不易被云雾等悬浮微粒散射而具有较强的穿透力。凭借着诸多优点，红外线在军事、人造卫星以及工业、卫生、科研等工作领域方面的应用日益广泛，有着不可替代的作用及研究价值。

红外测距传感器是以红外线为传输介质的精确测量系统，主要应用于现代科学技术、国防军队建设、工业和农业等领域。按照其功能可以分为五种类型：

（1）辐射计，又称“发射计”，是一种用于电磁辐射和光谱测量的装置。

（2）搜寻和锁定系统，具有寻找和锁定红外目标的功能,确定其空间位置并对它的运动进行追踪。

（3)热成像系统，通过辐射的分布图像。

(4）红外测距系统。

第2章 红外测距系统硬件设计

2.1 红外测距系统的工作原理

2.1.1 时间差法测距原理

时间差法测距原理是将红外测距传感器的红外发射端发送信号与接收端接受信号的时间差t 写入单片机中,通过光传播距离公式来计算出传播距离L ，见公式（2-1）.

t L c =* （2-1）

式中c 是光的传播速度为8310m /s ⨯ 。

2.1.2 反射能量法测距原理

反射能量法是由发射控制电路控制发光元件发出信号（通常为红外线)射向目标物体，经物体反射后传回系统的接收端，通过光电转换器接收的光能量大小进而计算出目标物体的距离L ，见公式（2-2）.

3

P L Kd ⎛⎫= ⎪⎝⎭

（2—2） 式中P 为接收端接收到的能量,

K 为常数，其大小由发射系统输出功率、转换效率决定，

d 为被测目标漫反射率。 2.1.3 相位法测距原理

相位测距法是利用无线电波段的频率，对红外激光束进行幅度调制并测定调制光往返一次所产生的相位延迟ϕ ,再根据调制光的波长，换算出此相位延迟所代表的距离D ，此方式测量精度非常之高，相对误差可以保持在百分之一以内，但要求被测目标必须能主动发出无线电波产生相应的相位值。见公式（2—3）。

/2D c ϕω= (2—3）

式中c 是光的传播速度为8310m /s ⨯,

ω 是调制信号的角频率。

2.1.4 三角法测距原理

三角法测距原理是由一个红外发射管和一个PSD （Position Sensing Device 位置敏感检测装置)以及相应的计算电路来实现的.而夏普公司的PSD 具有更优良的性能，它可以检测到光点落在它上面微小的位移，分辨率达微米，红外传感器GP2Y0A21正是利用了这个特性来实现对目标物体距离的精确测量。如图1所示。

图1 三角法测距原理

红外测距传感器首先通过红外发射管发出红外线,遇到障碍物反射回来落在PSD上形成了一个等腰三角形。而两个底角是固定的，由发射管来确定，且红外发射管到PSD的距离为已知，此时便可运用三角函数来推算出高，即我们要测量的距离.

本论文就是采用此原理来实现对物体距离的测量。

2.2红外测距系统的基本结构

红外测距系统主要有红外传感器模块（包括红外发射端和红外接收端两部分)、单片机处理模块、LCD显示模块三大部分组成.如图2所示.

图2 红外测距系统基本结构

图3为红外测距系统整体硬件原理图，对应系统组成的三大部分，由图可知,系统工作核心为单片机，红外传感器及LCD液晶显示屏分别接收单片机发出的指令来实现各自的功能,最后结合各个部分的功能来实现整个红外测距系统的运作。对于单片机、红外传感器、LCD液晶显示屏的工作原理及实现功能在下文会一一对其进行介绍。

2.2.1红外传感器模块

本模块选用的是由日本夏普公司研发的型号为GP2Y0A21的红外传感器。引脚图如图4所示。此红外传感器一共有三个引脚，其中VCC(电源电压）为信号接入，接入电源电压为 4.5-5.5V，单片机5V工作电压即可；GND为接地引脚，连接地线即可；V out为模拟电压输出引脚，此引脚输出的模拟电压值为0.4—2。4V，相对应的距离范围是80-10㎝。此引脚需要接入单片机处理模块中的多路A/D转换通道上的任意一路上。即STM32单片机内部A/D转换通道的PA7引脚上。

图4 GP2Y0A21引脚图

根据红外传感器的电压和相对应的距离测量值可知，夏普GP2Y0A21系列的红外传感器输出曲线是非线性的，且每个型号的红外传感器输出曲线都不相同。所以对所使用红外传感器的矫正是必须要做的，创建出一张实测输出曲线图，以便在实际测量的过程中获得真实准确的测量数据。图5为本论文使用的红外传感器GP2Y0A21实测输出曲线.

图5 夏普GP2Y0A21输出曲线

2.2.2单片机处理模块

STM32单片机是ST(意法半导体)公司基于ARM最新Cortex-M架构内核的32位处理器产品，内置128KB的Flash、20K的RAM、12位A/D转换、4个16位定时器和3路USART通讯口等多种功能资源，时钟频率最高可达到72MHz。

图6 STM32单片机引脚图

图6为STM32单片机的引脚图,由图可见此系列单片机功能之全、用法之便、外设之多，一个共有64个扩展I/O口，方便外接工作模块，这里就不一一介绍了.本论文所研究的红外测距系统应用到以下引脚,如表2所示，除了表2所示之外,还有一些电源引脚和接地引脚,在图上

没有一一列出,在这里需要说明一下的是，单片机外加电源为+5。0V，内部工作电源为+3.3V,红外传感器的工作电压为4。5—5。5V，直接接到单片机+5.0V上即可,液晶显示屏LCD1602的电源电压为+5。0V。对于红外传感器来说，工作电压的要求相对严格，过高容易烧坏传感器内部结构，过低达不到指定的测量范围，所以条件允许的情况下应该为其单独准备一个+5。0V 的电源。

所以要熟练运用单片机的各种各样的功能就必须要熟悉掌握并了解最小工作系统的组成。STM32单片机最小工作系统包括以下四部分：

2、复位系统

具有自校验功能，在任何条件下都能保证较高的转换精度。A/D转换器的主要技术指标有三点：

（1)转换时间，从发出启动命令后到转换结束获得完整的数字信号为止所需的时间。

(2)分辨率，是指数字量最低位代表的模拟量数值大小。比如5.0V的电压，系统使用10位的ADC进行测量，就相当于把5。0V分成1024份，那么分辨率为5。0/1024=0。005V。

（3)转换精度，是指转换结束后所得的结果相对于实际值的准确度，可用满量程的百分数来表示。

本论文所设计的红外测距系统只需要一个ADC即可完成。以ADC1为基础来实现A/D转换功能，首先需要对ADC模块的输入通道进行了解，STM32单片机的A/D转换通道很多，共有18路，本论文应用的是通道7（PA7)来实现对V out的模拟/数字转换。其次就是ADC模块的工作电压，在这18路通道中只能实现0—3.6V之间的转换，也就是说不支持负电压和大于3。6V电压的工作转换。再者就是以什么样方式来启动A/D转换，如单片机的定时捕获、EXTI线中断等等。然后就是ADC转换器的分组，STM32单片机ADC转换器分为2个通道组:规则通道组(最多包含16个转换通道）和注入通道组（最多包含4个转换通道），两个组别只能一组一组进行转换，当一组进行转换时另一组可视为中断，可打断当前执行也可等到执行完毕随后执行。最后就是把通过A/D转换得到的数据存入相应的数据寄存器，等待下一次转换或者结束。

对于A/D转换电路来说,如果单片机处理模块是整个红外测距系统的重点研究模块，那么A/D转换电路就是重中之中。从红外测距系统启动开始，到单片机初始化，再到测量距离的实施，最后到LCD的显示，如果A/D转换功能瘫痪，就意味着单片机与红外传感器的沟通桥梁断掉，也就是说大脑与肢体的分离，是不能让整个系统运转起来的。

对于此次所采用的STM32单片机的开发板，还有很多功能，比如测温功能、键盘功能、数码管显示功能等等，由于对于红外测距系统的设计没有直接的关系，就不一一进行详细介绍，各部分的工作原理图见附录B里。

2.2.3LCD显示模块

本论文所设计的红外测距系统最终是要求显示出测量物体的距离，所应用的液晶显示屏型号为LCD1602。图12为LCD1602原理图.

图12 LCD1602原理图

由图12可知，LCD1602结构非常简单、使用方便，共有16个引脚，其每个引脚功能表3所示。通过表3所示，把LCD1602每个引脚的功能了解掌握，并与STM32单片机的相应I/O 口连接上,烧入显示程序即可完成红外测距系统的最终要求。

2.3本章小结

本论文所设计的红外测距系统是以STM32单片机为核心，应用由日本夏普公司研发的型号为GP2Y0A21的红外传感器的测距功能和液晶显示屏LCD1602的显示功能。首先通过对单片机的电源电路、复位电路、时钟电路、USB下载电路和A/D转换电路等功能进行主要学习了解并运用，然后了解红外传感器GP2Y0A21的使用方法与特性,结合单片机和红外传感器的功能,采集出电压并通过电压距离公式转换为测量距离.最后通过LCD1602的显示功能给予显示，使整个系统更加完美的来完成对物体距离的测量.

第3章红外测距系统的软件设计及功能调试

3.1红外测距系统工作流程

图13 红外测距系统工作流程图

3.2软件程序设计

对便于编程,一定要有一个好的编译器.对于STM32单片机来讲，可以编译其的开发工具有很多，如IAR,KEIL,ADS等等,本论文研究的过程中选择KEIL进行编程的。下面对KEIL进行一下简介：

KEIL MDK开发工具源自德国KEIL公司，被全球的嵌入式开发工程师验证和使用，是ARM公司目前推出的最新的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具.LEI MDK集成了业内最先进的技术，支持ARM7、ARM9、和最新的Cortex—M系列内核处理器，启动代码不需要人工

配置,集成Flash烧写模块,强大的Simulation设备模拟，性能分析等功能.目前KEIL MDK在国内ARM开发工具市场已经达到九层的占有率。

红外测距系统软件程序主要由主程序、A/D转换程序、延时函数、LCD显示程序等等,在红外测距系统硬件已经确定的情况下,程序设计步骤为：

（1）分析红外测距系统功能,对已知条件及运算控制的要求进行掌握，准确地编写出能完成规定任务的程序.

(2）确定所需要函数及算法,根据系统设计要求及功能特点，选择相应的解决方法。

（3)设计系统工作流程图，采用直观的方式清晰地表达出程序的整体设计思想。

（4）根据系统工作流程图编写源程序，对主函数及子函数的功能进行逐一分析，并写出相应的程序。

（5）调试源程序,将编好的程序通过编译去除语法及功能上的错误,然后将程序烧入单片机中以达到最终要求。

在这里需要说明的是按照红外传感器GP2Y0A21给出使用手册，正常经过软件编程并成功下载到STM32单片机之后，测量结果所绘制的电压距离曲线应该是一条非线性曲线，如图5所示.但是为了更方地使用此款红外传感器，在更多商家的研究与开发下，通过不断地采集实验数据并对此款传感器进行曲线拟合，最终实现了输出曲线近似线性化的处理.本论文采用了这个拟合之后的公式,并在编程时直接编入电压距离转换公式，烧入单片机内直接进行测量。

3.3硬件功能调试

单片机处理模块、红外传感器模块及LCD显示模块是红外测距系统的三大组成,也是硬件设计中重要的部分，所以在设计完成后要分别对这三部分进行功能调试以达到稳定的工作要求。

首先，对单片机处理模块进行调试，此模块是整个红外测距系统工作的大脑，所以对此模块的要求绝对要做到万无一失，对此模块我进行了如下调试：

(1）检查开发板电源电路是否短路，造成开发板损坏。

（2）检查开发板焊接情况,有无虚焊、错焊等现象。

（3）检查带有极性原件的焊接是否焊反。

（4）在确定整个开发板无误的情况下,先烧入简单程序试一试开发板的功能，随后再烧入红外测距系统程序.

其次,对红外传感器模块进行检查，由于本论文重点研究方向不在传感器内部结构与工作原理方面，所采用的红外传感器GP2Y0A21是由日本夏普公司所提供的完整模块,所以只需把单片机编入A/D转换程序后是红外传感器的V out引脚接入单片机的PA7引脚，通过串口检验是否有电压输入，如若有则证明此模块可以作为所设计系统的红外传感器模块，如若没有，则需调试或者调换另一模块。

最后，对液晶显示屏LCD1602模块进行调试,在调试此模块时，遇到的最大一个问题就是对LCD1602引脚3(VL）功能的忽视，最开始并没有对此引脚接入相应的滑动变阻器，导致了无论怎么调试程序或者更改硬件都无法显示最简单的字符，在不断地实验中发现了这个故障，最终接入相应的滑动变阻器并调整到适当的位置，最终在LCD上得到了显示的字符.再者就是由于红外测距系统中单片机与LCD之间的连接为直接采用跳线连接I/O的方法，为了提高系统工作的稳定性及抗干扰能力，防止工作过程中排针与跳线之间松动，单对LCD显示模块又焊接了一块扩展板，把接地端及电源端尽量合并,减少对跳线的使用,提高系统工作稳定性及可靠

性.

3.4软件功能调试

对于红外测距系统软件的调试，主要是对主程序及子程序的调试,在最开始编写程序的时候，首先对主函数进行大致编写,并逐一加入一些算法公式及相应的函数语句。然后再开始编写相应的功能模块的子程序,对A/D转换程序、LCD1602显示程序等都需要一一编写。在硬件电路制作并调试好以后,便可将编译后的程序下载到单片机中运行调试.根据所设计的电路结构、编写的程序及传感器本身的功能，在测量范围内对各个距离进行多次测量并与实际距离相比较，通过对实验数据的分析，不断调节器件和修改程序使红外测距系统能更精确、更稳定地达到实际使用的要求。

3.5测量数据绘图

经过对红外测距系统硬件及软件的调试后使整个系统能正常运行,接下来就是要对整个系统的功能进行实际测量与验证。红外传感器GP2Y0A21正常的电压距离输出曲线为图5所示。由于我们采用的是拟合后的测量公式，见公式（3—1)，所测量的数据曲线会有所不同。测量数据如表4所示。

=*-（3-1）

R AD k

(1/m+b)

式中R代表测量距离，

AD代表输入单片机的AD转换值,

m，b，k均为常量;m=0.0000954,b=0.000502,k=4。

为横纵坐标对数据进行绘图，由于数据是离散的且不遵守某个函数，选择采用Labview软件进行作图。

图14是距离与电压输出曲线图,也就是经过拟合加入常量后的曲线，与实测输出曲线相比更近乎线性化,由图可知,红外测距系统在10-80cm范围内为正常测量范围.

图14 电压距离输出曲线

图15是1/（R+k）与电压输出曲线,为了使曲线线性化便于分析和处理数据，把公式（3-1）进行整理，使1/（R+k)与电压成线性关系，并绘图。可见,在没有经过公式变换的电压距离输出曲线是一条非线性反比例输出曲线，经过转换,添加常数参数使1/（R+k）与电压成线性关系.

图151/(R+k）与电压输出曲线

图16，图17,图18是测量数据中采集的照片.

图16图17

红外测距

红外测距系统的基本结构 该系统主要由红外发射电路、红外接收电路、A/D转换电路，AT89C52芯片、键盘接口电路及LCD显示电路等组成。其组成框图如图所示 红外测距系统工作流程 在整个红外测距系统工作中，当系统被接入启动电源后，首先，对STM32单片机进行初始化，当单片机接收到红外传感器 GP2Y0A21传输的模拟电压信号后，经过A/D转换电路，将输入单片机的模拟电压信号Vout转换为单片机可识别的数字信号，并经过电压距离转换程序，转换出要测量的距离，然后通过10次均值滤波来提高测量的精确度，最后在通过液晶显示屏LCD显示出测量结果。 为了实现红外测距，在硬件设计中，我们可以使红外发射驱动电路驱动发射头的红外二极管发出红外光，当红外光由红外接收驱动电路驱动红外接收头的光敏二极管接收到，并通过电压转换，将其转换为可测量的电压值，因为红外光的强度会随距离的缩小而增强，红外接收电路转化的电压值会随之增强。又因为电压与距离成比例，通过对转换的电压的计算，我们可以知道红外发射模块与接收模块的距离。我们采用LCD 显示屏动态显示变化中的距离， LCD显示器与AT89C52芯片的P0口与P2.0-2.2接口相接，在红外接收模块运动过程，AT89C52芯片内部会将电压模拟量通过A/D转换将其转化为可显示的数字量，然后通过LCD显示器显示出。通过键盘接口可以实现距离的测量与面积的计算。

系统硬件结构电路图 红外测距的硬件设计红外收发模块 红外发送管是用于发送信号,经过障碍物将信号反射,红外接收管接收到反射回来的信号,然后根据信号强弱将对应的电压值显示在显示模块上,并将此时的距离记录下来。然后整改程序，用红外收发模块进行测距，就可在显示模块上显示出红外接收管接收的 信号强度对应的距离值。 如图所示GP2Y0A02YK0F有3个端口，其中VCC接信号输入，VO接MCP3001的IN+，GND接地线。GP2Y0A02YK0F测量范围在20cm-150cm之间，测量误差小于0.5cm。是一个距离测量传感器单元，PSD的集成组合构成（位置敏感探测器），IRED（红外发光二极管）和信号原理电路。由于采用三角测量方法，各种物体的反射率，对环境 温度和工作时间距离检测不容易产生影响。 复位系统 单片机复位系统就是让程序计数器回到0000h这个地址，程序重头开始执行，将一些 寄存器、存储单元都置为初始设定值，单片机复位的形式有很多种，比如上电复位、 看门狗复位、手动复位等等。本开发板运用的是外接电路来手动复位，如图8所示，STM32单片机采用低电平复位，使复位开关RESET按下单片机接入低电平即完成复位操作。 A/D转换模块 A/D 转换器按照转换的原理可分为直接A/D 转换器和间接A/D 转换器两种类型。直接A/D 转换器，就是把模拟信号直接转换成数字信号，比如逐次逼近型。间接A/D 转换

基于STM32的红外测温系统设计

目录 中文摘要............................................................ - 2 -英文摘要............................................................ - 2 -1 引言......................................................... - 3 -1.1 课题研究的背景及意义.............................................. - 3 -1.2 数字式测温和红外测温技术的发展现状................................ - 4 - 1.3红外测温的特点.................................................... - 5 - 2 系统的方案设计与论证 ............................................. - 5 -2.1 单片机选择与论证.................................................. - 5 -2.2 红外传感器选择与论证.............................................. - 6 - 2.3 显示模块选择与论证................................................ - 6 - 3 系统硬件的设计................................................... - 6 -3.1 STM32F103系列微控制器概述....................................... - 7 -3.2 MLX90614红外测温模块设计........................................ - 9 -3.3 DS18B20温度检测模块设计 ........................................ - 10 -3. 4 LCD1602显示模块设计............................................ - 11 -3. 5 按键控制模块设计................................................. - 12 -3.6复位电路设计..................................................... - 13 -3.7电源电路设计..................................................... - 13 -3.8报警电路设计..................................................... - 14 - 3.9本章总结......................................................... - 15 - 4 系统的软件设计.................................................. - 1 5 -4.1 主程序流程图的设计............................................... - 1 6 -4.2 部分程序流程图的设计............................................. - 1 7 - 4.3 程序实现......................................................... - 20 - 5 系统调试........................................................ - 27 -5.1 系统软件调试..................................................... - 27 - 5.2 系统硬件调试..................................................... - 30 - 6 总结............................................................ - 31 -谢辞................................................ 错误!未定义书签。参考文献..................................................... - 32 -

基于单片机的红外测距系统设计

保密类别编号 20100802041武汉大学珞珈学院 毕业论文 基于单片机的红外测距系统设计 系别电子信息科学系 专业通信工程 年级10级02班 学号20100802041 姓名钱源 指导教师崔黎 武汉大学珞珈学院 2014 年5 月22 日

摘要 现代科学技术的发展，进入了很多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外光测距。为了实现物体近距离、高精度的无线测量而采用了红外发射接收模块作为距离传感器，单片机作为处理器，编写A/D转换和显示程序，完成了一套便推式的红外距离测量系统，系统可以高精度的实时显示所测的距离，本系统结构简单可靠、体积小、测量精度高、方便使用。 红外测距的探测距离较短，一般在几十厘米之内，本文介绍的一种基于AT89C52单片机设计的红外测距仪，可以测量距离。 首先，在绪论中，介绍了红外线及红外传感器的分类和应用、AT89C52单片机的应用与说明以及MCP3001芯片的简介。其次，阐述了与红外测距的工作原理基本结构，对红外测距传感器也做了详细说明。再次，介绍了红外测距的硬件设计和软件设计。 在硬件设计中，介绍了红外测距实现的构想，给出红外测距硬件电路原理图，并说明了红外测距传感器、键盘、A/D转换电路、LCD显示电路工作原理及AT89C52单片机的管脚分配。在软件设计中，说明了整个程序流程及各程序设计的函数。最后，是对整个设计的结论，说明了红外测距实现的可行性。 关键词：红外测距 A/D转换实时显示红外线单片机

目录 第1章绪论 (1) 1.1 课题研究的背景和意义 (1) 1.2 本课题研究的热点及发展现状 (2) 1.3 本课题研究的目的 (2) 1.4 本课题研究的内容 (3) 第2章红外测距的工作原理与基本结构 (4) 2.1.方案及设计思想： (4) 2.2 红外测距系统的基本结构 (5) 第3章红外测距的硬件设计 (6) 3.1红外收发模块 (6) 3.2 A/D转换模块 (7) 3.3 LCD显示模块 (11) 3.4 AT89C52单片机概述 (12) 3.5整个红外测距系统显示 (16) 第4章红外测距的软件设计 (18) 4.1 程序流程图 (18) 第5章系统软硬件调试 (20) 5.1 硬件调试 (20) 5.2 软件调试 (20) 5.3测试结果绘图 (20) 5.4 调试中遇到的问题 (22) 结论 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 后记 (32)

(完整word版)基于STM32的红外测距系统设计

基于STM32的红外测距系统设计 摘要 随着现代科学技术的发展，出现了很多新的领域，为了实现对物体近距离、高精度的无线测量，本论文对红外测距领域进行了研究。本论文采用单片机作为处理器，编写A/D转换程序及LCD显示程序,红外传感器作为工作模块,完成一套高精度显示、实时测量的红外测距系统.本系统结构简单、体积小、测量精度高、成本低、方便使用。 本论文所介绍的是一种基于STM32单片机并运用日本夏普公司型号为GP2Y0A21的红外传感器所设计的红外测距系统。首先，介绍红外线及红外传感器的分类及应用、STM32单片机的简介与功能；其次,阐述红外测距系统工作原理及基本结构并对单片机、红外传感器、LCD 液晶显示屏的工作电路做了介绍；再次,对系统进行了整体设计构想，先后对系统硬件及软件进行设计，并对整个系统的功能进行了调试。最后对整个设计进行总结，说明红外测距系统实现的可行性。 关键词红外测距；单片机；A/D转换；LCD

STM32-based infrared ranging system design Abstract With the development of modern science and technology，there are many new areas, in order to achieve the object close range, high—precision wireless measurement,this topic of infrared ranging is studied。This topic using SCM as the processor, to write A/D converter and LCD display program，an infrared sensor as a working module，complete set of precision display，real-time measurement of infrared ranging system。This system has the advantages of simple structure，small size and high accuracy, low cost and convenient use. This paper introduced is based STM32 microcontroller and use of Japan's Sharp Corporation model GP2Y0A21 infrared sensor designed infrared ranging system。Firstly, introduce the classification and application of infrared distance measurement,it also introduces the function of STM32 microcontroller。Then illustrate the work theory and basic structure of it and introduce the LCD screen and work circuit. Again, the system has carried on the overall design idea，successively on the system hardware and software design，and probes into the function of the whole system debugging。Finally，summarize the entire design to illustrate the feasibility of infrared distance measurement. Keywords Infrared range，SCM, A/D converter，LCD

基于STM32的智能家居红外控制系统研究与设计

基于STM32的智能家居红外控制系统研究与设计 基于STM32的智能家居红外控制系统研究与设计 智能家居系统已经成为人们生活中不可或缺的一部分。随着科技的发展，越来越多的设备和家居设施可以通过智能控制实现自动化操作，为人们的生活带来更多的便利和舒适。红外控制技术作为智能家居的一个重要组成部分，在家电遥控、安防监控、照明控制等方面有着广泛的应用。 本文将重点介绍一种采用STM32微控制器的智能家居红外控制系统的研究与设计。该系统以红外控制为基础，通过智能算法和网络通信实现对家居设备的远程控制和监控。 首先，我们介绍STM32微控制器。STM32是意法半导体公司推出的一系列基于ARM Cortex-M内核的微控制器产品，具有性能高、功耗低、易于开发等特点。它具备丰富的外设资源和强大的处理能力，非常适合用于智能家居系统的设计。 基于STM32的智能家居红外控制系统主要包括硬件设计和软件设计两部分。在硬件设计方面，系统通过红外收发模块实现与家电设备的红外通信。同时，通过传感器模块采集环境数据，如温度、湿度、光照等信息，以实现对室内环境的感知和控制。此外，为了实现远程控制和监控，系统还需要集成网络通信模块，如Wi-Fi或以太网模块，用于与用户手机或电脑进行数据交互。 在软件设计方面，系统主要包括红外通信协议解析、数据处理和网络通信等功能。首先，红外通信协议解析模块负责解析红外遥控信号，将其转换为控制指令。然后，数据处理模块根据用户的控制指令对家居设备进行相应操作。最后，网络通信模块将室内环境数据和设备状态等信息发送到用户的手机或

电脑上，实现远程监控和控制。 智能算法是该系统的关键技术之一。通过分析室内环境数据和用户的使用习惯，系统可以学习并优化设备的控制策略，提高用户体验和设备能效。比如，根据室内温度和湿度的变化，系统可以自动调整空调的运行模式，实现温湿度的舒适控制。另外，系统也可以根据用户的作息时间和习惯，自动调节灯光亮度和色温，提供个性化的照明服务。 最后，对于系统的安全性和稳定性也需要格外关注。智能家居系统中涉及到用户私密数据和设备联网，因此安全性是至关重要的。系统需要加密和认证机制来保证用户数据的隐私。同时，系统需要进行稳定性测试和故障处理，确保其能够长期稳定运行。 综上所述，基于STM32的智能家居红外控制系统是一项前沿的研究课题。通过对系统的硬件设计、软件设计和智能算法的综合应用，可以实现对家居设备的智能控制和远程监控。未来，随着人工智能和物联网技术的发展，智能家居将会变得更加智能化、人性化和舒适化 综合以上所述，基于STM32的智能家居红外控制系统是一项具有前景的研究课题。通过该系统的硬件设计、软件设计和智能算法的综合应用，可以实现对家居设备的智能控制和远程监控。系统可以根据室内环境数据和用户的使用习惯来学习并优化设备的控制策略，提高用户体验和设备能效。此外，系统也可以根据用户的作息时间和习惯，提供个性化的照明服务。然而，系统的安全性和稳定性也是需要特别关注的，必须加密和认证机制来保护用户数据的隐私，并进行稳定性测试和故障

基于STM32的智能家居红外控制系统研究与设计共3篇

基于STM32的智能家居红外控制系统 研究与设计共3篇 基于STM32的智能家居红外控制系统研究与设计1 智能家居系统在当今社会已经得到了广泛的应用，而红外控制技术也是其中的重要一环。本文将对基于STM32的智能家居红外控制系统进行研究与设计，主要包括系统设计方案、硬件设计、软件设计等方面的内容。 一、系统设计方案 系统的整体设计方案如下： 1、硬件系统设计 （1）基于STM32微控制器的控制板设计。 （2）通过红外传感器采集红外信号。 （3）通过继电器实现对家居电器的远程遥控。 2、软件系统设计 （1）通过编写C语言程序，实现红外信号采集、远程遥控等功能。 （2）通过TCP/IP协议实现智能家居控制，并实现移动端APP对智能家居的远程控制。 二、硬件设计

基于STM32F407VG微控制器，我们设计了控制板。控制板的主要功能 是通过GPIO口采集红外信号，并实现对家居电器的远程控制。同时， 设计一组2路继电器可实现对两路不同设备的控制。 此外，我们在控制板中加入了W5500以太网模块，以实现智能家居系 统的远程控制。它支持TCP/IP协议，可将设备与云端进行通信。 三、软件设计 在软件方面，我们采用Keil软件开发环境，通过编写C语言程序实现 各项功能。 红外信号采集：通过GPIO口的中断方式方便地实现对红外信号的采集。 远程控制：通过电路板上的两个继电器实现对家庭电器的控制。使用TCP/IP协议实现控制面板与PC、手机等设备的远程控制通信。 移动端APP设计：手机APP通过连接TCP/IP协议，实现对家居设备的 遥控。APP采用Android平台进行开发，具有简单、易操作、界面友好等特点。 四、系统实现效果 对系统进行实际测试，能够实现对家庭电器的控制。在APP上，用户 可以实时查看设备状态，并可对设备进行控制。本系统能实现智能家 居的简易、实用、高效的控制，满足用户的基本需求。 综上所述，本文对基于STM32的智能家居红外控制系统进行了研究与 设计，详细分析了硬件系统和软件系统的设计，通过实际测试验证了

基于STM32的智能家居检测控制系统设计

基于STM32的智能家居检测控制系统设计 随着科技的发展，智能家居系统已经成为人们生活中的一部分。智能家居系统可以为人们提供更加便捷、安全、舒适的生活体验。而在智能家居系统中，基于STM32的智能家居检测控制系统设计是非常重要的一部分。本文将介绍基于STM32的智能家居检测控制系统的设计原理、功能模块、硬件设计和软件设计等方面的内容。 一、设计原理 基于STM32的智能家居检测控制系统设计的原理主要是利用STM32微控制器的强大性能和丰富的外设资源，实现对智能家居系统中各种传感器的数据采集、分析和控制。系统可以根据传感器采集的数据，自动调节家居设备的工作状态，实现对家居环境的监测和控制。 二、功能模块 基于STM32的智能家居检测控制系统包括硬件和软件两个部分。硬件部分主要包括传感器模块、执行器模块和显示模块等。传感器模块包括温湿度传感器、光照传感器、人体红外传感器等，用于检测家居环境的温度、湿度、光照强度以及人体活动等信息；执行器模块包括继电器、电机驱动器等，用于控制家居设备的开关、调节和运行等；显示模块包括液晶显示屏、LED指示灯等，用于显示家居环境的信息和系统的工作状态。软件部分主要包括数据采集模块、数据处理模块和控制模块等。数据采集模块用于对传感器采集的数据进行采集和传输；数据处理模块用于对采集的数据进行处理和分析，得出结论；控制模块用于对家居设备的控制和调节。 三、硬件设计 基于STM32的智能家居检测控制系统的硬件设计主要包括传感器模块、执行器模块和显示模块。传感器模块通过模拟信号或数字信号将家居环境中的信息传输给STM32微控制器；执行器模块通过控制继电器、电机驱动器等实现对家居设备的控制；显示模块通过显示屏、LED等显示家居环境的信息和系统的工作状态。在硬件设计中需要考虑传感器的选择和接口的设计、执行器的选型和控制、显示模块的集成和显示效果等方面的内容。 四、软件设计 基于STM32的智能家居检测控制系统的软件设计主要包括数据采集、数据处理和控制模块。数据采集模块通过外设接口实现对传感器数据的采集和传输；数据处理模块通过算法和逻辑实现对采集的数据的处理和分析，得出结论；控制模块通过控制系统的逻辑和执行器接口实现对家居设备的控制和调节。在软件设计中需要考虑数据采集的频率和精度、数据处理的算法和逻辑、控制模块的稳定性和实时性等方面的内容。

基于stm32的智能测距仪开题报告

基于stm32的智能测距仪开题报告 1.选题的背景和意义： 随着工业一体话进程的不断加深，人们对智能领域的研究也越来越深入。智能车在现实生活、生产中的应用十分广泛，它是集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，是典型的高新技术综合体。目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已经成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。 2.简述选题在该领域的国内外研究现状： 智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片寻光入库、避崖等基本功能，这几届的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。智能小车主要运用领域包括军事侦察与环境检测、探测危险与排除险情、安全检测受损评估、智能家居。 目前各国都非常重视智能小车的研究，美国开始组织实施智能车辆先导（intelligent vehicle ini2tiative，IV I）计划，欧洲提出公路安全行动计划（roadsafety action p rogram，RSAP），日本提出超级智能车辆系统。我国科技部则于2002年正式启动了“十五”科技攻关计划重大项目，智能交通系统关键技术开发和示范工程，其中一个重要的内容就是进行车辆安全和辅助驾驶的研究。预计在2020年之前进入智能交通发展的成熟期，人、车、路之间可以形成稳定、和谐的智能型整体。 3.本课题研究的主要内容：

本课题主要开发一个能自动将球类拾起并清除出场外的智能小车，设计主要以简易智能机器人为开发平台，选择STM32单片机为控制平台，通过相关的机械结构设计，编写程序对智能小车进行控制，实现清球功能。智能小车以两直流电动机为主驱动，通过各类传感器件来采集各类信息，送入主控单元STM32单片机处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。本系统以 STC89C51为核心控制器，主要由电源模块、电机驱动模块、寻迹模块、避障模块、避悬崖模块、超声波测距模块、红外线遥控模块、磁钢探测模块和探测金属模块构成。 通过程序编写来控制智能小车的功能实现，达到预期目的。 4.课题研究方案 本智能车选择STM32单片机为控制平台，选择常见的电机模型车为机械平台，通过细化设计要求，结合传感器技术和电机控制技术相关知识实现小车的各种功能。 本设计以两直流电动机为主驱动，通过各类传感器件来采集各类信息，送入主控单元STM32单片机处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。电机驱动电路采用H桥驱动模块-一双L298步进/直流电机驱动板，能同时驱动2个直流电机；避障采用红外光电开关来完成，由控制单元处理数据后通过编程有序合理的将各模块信号整合在一起并完成相应动作，实现了智能控制，相当于简易机器人。 根据设计的作品要达到的效果，本系统以STC89C51为核心控制器，主要由电源模块、电机驱动模块、寻迹模块、避障模块、超声波测距模块、红外线遥控模块和探测金属模块构成。

红外测距系统设计(光电系统设计)

word 本科生课程论文 论文题目红外光电测距系统设计 课程名称光电系统设计 学生某某谷幸东、郭晓龙、何志毅、胡健辉学号201211911309、10、11、12 所在学院理学院 所在班级电科1123班 指导教师汤照

目录 第一章绪论1 1.1 红外线概述1 1.2 红外传感器的分类1 1.3 红外传感器的应用2 1.4 AT89C52单片机概述3 1.5 MCP3001简介6 第二章红外测距的工作原理与基本结构8 2.1 红外测距传感器简介8 2.2 红外线测距的工作原理8 2.4红外测距传感器接线10 2.5 红外测距系统的基本结构10 第三章红外测距的硬件设计11 3.1 红外测距的实现构想11 3.2 系统硬件结构电路图12 3.3 各硬件电路设计12 3.3.1 复位电路12 3.3.2 时钟电路13 3.3.3 A/D转换电路14 3.3.4 LCD显示电路14 第四章红外测距的软件设计15 4.1 系统软件结构框图15 4.2 软件程序设计16 4.3 源代码16 第五章仿真测试21 5.1系统的软件的调试仿真21 第六章 PCB图及元器件清单22 6.1 PCB图23 6.2 元器件清单23 第七章课程设计任务分工及个人心得体会24 7.1任务分工24 7.2 设计心得体会24

第一章绪论 1.1 红外线概述 红外辐射俗称红外线，又称红外光，它是一种人眼看不见的光线。但实际上它和其他任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物体，只要它的湿度高于绝对零度，就有红外线向周围空间辐射。它的波长介于可见光和微波之间。红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率X围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。 目前红外发射器件（红外发光二极管）发出的是峰值波长0.88uM~0.94uM之间的近红外光，红外接收器件（光敏二极管、光敏三极管）的受光峰值波长为0.88uM~0.94uM之间，恰好与红外发光二极管的光峰值波长相匹配。红外线在通过云雾等充满悬浮离子的物质时不易发生散射，有较强的穿透能力，还具有抗干扰能力强、易于产生、对环境影响小、不会干扰临近的无线电设备的特点，因而被广泛应用。 1.2 红外传感器的分类 常见红外传感器可分为热传感器和光子传感器。 1）热传感器

一种基于STM32的电子红外水平仪

（19）中华人民共和国国家知识产权局 （12）实用新型专利 （10）申请公布号 CN206648649U （43）申请公布日 2017.11.17（21）申请号CN201720451190.8 （22）申请日2017.04.27 （71）申请人鹤壁汽车工程职业学院 地址458030 河南省鹤壁市淇滨区距桥镇职业教育园区鹤壁汽车工程职业学院（72）发明人赵文瑞 （74）专利代理机构北京君恒知识产权代理事务所(普通合伙) 代理人张璐 （51）Int.CI 权利要求说明书说明书幅图 （54）发明名称 一种基于STM32的电子红外水平仪 （57）摘要 本实用新型主要涉及测量仪器领域，更具 体地，涉及一种基于STM32的电子红外水平仪。 底座的底端设置有指示灯、电源模块，底座上设 置有按键模块，球体结构的底部中间位置设置有 显示模块，球体结构上设置有红外测距模块，直 杆内固定有模数转换模块、控制模块，球体结构 与底座通过直杆焊接在一起，其中，红外测距模 块的输出端连接着模数转换模块的输入端；模数 转换模块、按键模块、电源模块的输出端连接着

控制模块的输入端；控制模块的输出端连接着显 示模块、指示灯的输入端。本实用新型一种基于 STM32的电子红外水平仪，通过不同角度、不同 方向测量的距离，传送至控制模块进行处理，最 后在显示模块上显示出来。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2017-11-17授权授权 2017-11-17授权授权 2019-04-12专利权的终止专利权的终止

权利要求说明书 一种基于STM32的电子红外水平仪的权利要求说明书内容是....请下载后查看

stm32激光测距毕业设计__概述说明以及解释

stm32激光测距毕业设计概述说明以及解释 1. 引言 1.1 概述 本篇长文介绍了关于stm32激光测距毕业设计的概述和说明。激光测距技术作为一种精确测量目标距离的方法，在各个领域广泛应用。通过将stm32微控制器与激光传感器相结合，可以实现高精度、快速且稳定的距离测量。本文将详细介绍这一毕业设计项目的背景、设计要点以及硬件与软件平台选择。 1.2 文章结构 本文分为五个部分进行论述。引言部分主要对整个文章进行概述说明，以便读者能够有一个清晰的认识和理解。第二部分将介绍stm32激光测距毕业设计的背景以及相关的设计要点，并探讨硬件与软件平台选择问题。第三部分将详细阐述激光测距原理和技术，并解释stm32如何与激光传感器进行通信。第四部分将详细叙述整个设计实现过程，并提供关键问题的解决方案，包括硬件设计流程和软件设计流程。最后一部分是结论与展望，对实验结果进行分析总结，并提出存在问题的改进方向和对毕业设计的建议性意见。 1.3 目的 本文的目的是为读者提供一个全面、系统的介绍和解释，使其能够深入了解

stm32激光测距毕业设计的背景、原理以及实现过程。通过对硬件设计和软件设计的流程以及关键问题解决方案进行详细说明，帮助读者理解整个项目的开发过程和技术要点。最后，结合实验结果和总结评价，给出存在问题的改进方向和对毕业设计的建议性意见。该篇长文旨在为相关领域研究人员提供有用的参考和指导，促进激光测距技术在更广泛范围内的应用与推广。 2. stm32激光测距毕业设计: 2.1 背景介绍: 在现代技术中，激光测距技术在很多领域得到广泛应用，例如自动驾驶、机器人导航、工业检测等。本文旨在设计并实现一套基于STM32的激光测距系统，通过该系统可以准确、快速地测量目标物体的距离。 2.2 设计要点: 针对激光测距系统的设计，我们需要考虑以下几个关键要点： - 精确性：设计一个精度高、误差小的激光测距系统是非常重要的。在选择硬件和实施软件算法时要注重精确性。 - 实时性：由于很多应用场景需要实时获取目标物体的距离信息，所以系统需要具备较高的实时性能。 - 可靠性：设计一个稳定可靠的系统是必不可少的。在使用过程中能够保证系统正常运行，并且具备一定程度上的抗干扰能力。 - 低成本：考虑到应用范围广泛，在满足功能需求的情况下降低成本也是值得思

基于STM32单片机的智能红外测温小车设计与实现

基于STM32单片机的智能红外测温小车设 计与实现 1. 引言 智能红外测温技术在现代工业、医疗、农业等领域中得到广泛应用，而基于STM32单片机的智能红外测温小车的设计与实现，可以实现自 动测量、远程操作等功能，提高测温效率和准确性。本文将详细介绍 该智能红外测温小车的设计与实现过程。 2. 系统架构 智能红外测温小车由STM32单片机、红外测温传感器、电机驱动 模块、Wi-Fi模块等组成。STM32单片机充当中央处理器，接收并处理红外测温传感器采集的数据，通过驱动模块控制小车的运动，同时通 过Wi-Fi模块实现与外界的通讯。 3. 硬件设计 3.1 STM32单片机选择与连接 选择STM32系列单片机作为中央处理器，根据需求选择适当的型 号（如STM32F103C8T6），并将其与其他硬件模块（如传感器和驱动 模块）进行连接，实现数据的输入和输出。 3.2 红外测温传感器 选择合适的红外测温传感器模块，通过连接到STM32单片机的模 拟输入引脚，实现对环境温度的采集和测量。

3.3 电机驱动模块 选择适当的电机驱动模块，通过连接到STM32单片机的输出引脚，控制小车的运动，包括前进、后退、左转和右转等操作。 3.4 Wi-Fi通讯模块 选择合适的Wi-Fi通讯模块，将其连接到STM32单片机的串口或SPI接口，通过无线网络与其他设备（如PC或手机）进行通讯，实现 遥控和数据传输等功能。 4. 软件设计 4.1 系统初始化 在STM32单片机中，初始化各个硬件模块，包括红外测温传感器、电机驱动模块和Wi-Fi通讯模块，配置相应的引脚和参数，为后续操作做好准备。 4.2 红外测温数据采集 通过STM32单片机读取红外测温传感器采集的模拟量数据，并进 行相应的数值转换和校准，得到实际的温度数值。 4.3 运动控制 通过STM32单片机控制电机驱动模块，实现小车的前进、后退、 左转和右转等运动操作。根据红外测温数据的变化，可以自动调整小 车的运动方向，实现对温度异常区域的快速检测。 4.4 远程操作与数据传输

红外测距【方案设计】

天津工业大学嵌入式系统设计报告【课程设计题目：红外测距】 学院：电子与信息工程 专业班级：电子Z1401 姓名：赵旭 学号：1310910418 时间：

一．课程设计简述 课程设计目的：我们所进行的课题便是做一个简易的，精确的，近距 离的距离检测仪，这也是对我们所学知识的一种考验方 法，从中我们可以更系统的认识单片机，了解AD转换和 红外收发模块。 内容：利用GP2Y0A21YK0F传感器作为测量组件，设计红外测距仪，具有下面的功能： 1.测量范围为10cm~80cm; 2.精度为1cm； 3.串口显示模块； 4.可以实时测量距离； 意义：红外线测距仪指的就是激光红外线测距仪,红外测距仪----用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为1-5公里。在100 米以内则超声波测距更有优势,但是超声波测距的距离一般无 法测量1米以内,而红外测距则可以测出这一段距离,而且有着 不错的精度,在本课题中研究的就是这一类情况的红外线测距。 二．需求分析 功能需求：利用GP2Y0A21YK0F传感器作为测量组件，设计红外红外测距仪，进行距离的测量。 1.通过红外测距仪可以进行实时测距。 2.可以实时将所测距离反馈到显示系统。 质量属性：1.测量范围为10cm~80cm; 2.精度为1cm； 设计约束：1.移植UC/OS-III操作系统，基于系统上跑程序，使用到任务间的通信机制。 2.使用自己独立画板制作的ARM/Cortex M3 最小系统板。 3.成本控制在100元以内。 4. 利用GP2Y0A21YK0F传感器作为测量组件。

三．总体方案设计 系统框图： 红外测距传感器功能框图：

基于STM32的红外报警系统的设计实现部分介绍

基于STM32的红外报警系统的设计实现部分介绍 硬件设计 3.1 STM32单片机控制模块 设计中主控芯片采用STM32F103C8T6单片机作为主控制。该型号单片机为LQFP44封装，内部资源足够用于本次设计。STM32F103系列芯片最高工作频率可达72MHZ，在存储器的01等等待周期仿真时可达到 1.25Mip/MHZ(Dhrystone 2.1)。内部128k字节的闪存程序存储器，也就是说代码量可以写到128k字节，本次设计足够，内部高达20K字节的SRAM。 STM32F103C8T6芯片工作电压在2.0V-3.6V，最佳工作电压在3.3V。芯片具有上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压检测器。芯片可以外接4~16MHZ外部晶体振荡器，且可分频最高可达72MHZ。内部有经过出厂调校的40KHZRC 晶体振荡器，可以产生CPU时钟的PLL；带有校准功能的32khz的RTC振荡器。具有低功耗模式，可在睡眠、停机和待机模式。STM32F103系列具有2个12位模数转换器，1us转换时间，多达16个输入通道。转换范围0-3.6V，转换通道还包含一个内部温度传感器，可以用来测量STM32内部温度。其片上具有定时器、ADC、SPI、IIC、USART功能。STM32F103C8T6具有37个I/O，所以的 I/O都可以映射到16个外部中断；除了A/D引脚外，几乎所以的I/O都可以接受5V的信号。该芯片的调试模式可用串行单片机调试（SWD）和JTAG 接口。3个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入。1个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器；2个看门狗定时器(独立的和窗口型的)。系统时间定时器：24位自减型计数器。如下图3-4TM32F103C8T6 管脚图如图3.1所示。